A mesure que les appareils électroniques deviennent de plus en plus complexe, la densité des composants de ces appareils augmente de façon exponentielle. Dès lors, nous approchons rapidement du jour où les limites de la loi de Moore seront atteintes. Dans un effort pour éviter cette éventualité, la recherche se concentre sur le fait de s’éloigner des technologies traditionnelles au silicium pour entrer dans le royaume de composants de taille moléculaire et des matériaux alternatifs. Dans cette veine, les chercheurs de l’Université de Géorgie (UGA) aux Etats-Unis et de l’Université Ben-Gurion (BGU) en Israël ont, pour la première fois, créé une diode électronique nanométrique à partir d’une seule molécule d’ADN.
Les diodes permettent au courant de circuler dans une direction dans un circuit électrique, tout en bloquant le courant dans le sens opposé. Communément appelées « redresseurs » en raison de leur usage courant dans la conversion du courant alternatif en courant continu, les diodes sont un élément essentiel dans une vaste gamme d’appareils électroniques, et sont imprimés par millions sur presque toutes les variétés des puces de silicium. Composants simples, même les plus petites diodes commencent à approcher les limites en termes de nombres capables de prendre place sur un seul circuit intégré.
« Depuis 50 ans, nous avons été en mesure de placer de plus en plus de puissance de calcul sur des puces de plus en plus petites, mais nous sommes en train de repousser les limites physiques du silicium», assure le Dr Bingqian Xu, chercheur principal et professeur agrégé au Collège UGA en Ingénierie. « Si les puces à base de silicium deviennent beaucoup plus petites, leur performance deviendra instable et imprévisible. »
De nombreux composants plus petits ont été créés, y compris un commutateur optique de la taille d’un atome et une diode de la taille d’une molécule, mais la nouvelle diode de l’UGA et la BGU est nettement différente car elle n’est pas faite de matière inorganique, mais plutôt, en utilisant de l’ADN – d’éléments essentielles à la vie organique elle-même.
D’ordinaire, les diodes sont en silicium avec une jonction p-n (positive-négative) au point de contact entre un semi-conducteur positivement « dopé » (qui est, celui qui a eu ses propriétés électriques modifiées avec des additifs) et un dopé négativement. Muni d’électrodes de connexion (une anode d’un côté et une cathode de l’autre) à chaque extrémité, la diode permet au courant électrique de circuler dans une seule direction, tout en bloquant sa circulation dans le sens inverse.
L’utilisation de l’ADN pour effectuer cette tâche, d’autre part, n’est pas simplement une question de mise en place d’une électrode à chaque extrémité de la molécule et de la brancher sur un circuit tout en espérant pour le mieux. Au lieu de cela, les chercheurs ont découvert que l’ADN présentait les propriétés d’une diode lorsqu’une petite molécule connue sous le nom « coralyne » était insérée dedans.
En utilisant un ADN duplex unique conçu spécifiquement de 11 paires de bases (qui est une molécule « courte »), l’équipe a connecté la molécule améliorée par la coralyne à un circuit électronique de quelques nanomètres de longueur et a découvert que le courant circulant à travers l’ADN était 15 fois plus grand avec des tensions négatives qu’avec des tensions positives, montrant ainsi que la molécule avait agi comme une diode.
« Cette découverte est tout à fait contraire à l’intuition parce que la structure moléculaire est encore apparemment symétrique après l’intercalation de coralyne », a déclaré le professeur associé Xu.
Selon les chercheurs, ces résultats peuvent conduire à des dispositifs électroniques avancés plus petits et plus puissants.
« Notre découverte peut conduire à des progrès en termes de conception et de construction d’éléments électroniques à l’échelle nanométrique qui sont au moins 1000 fois plus petits que les composants actuels,» conclut le Professeur agrégé Xu.
http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2480.html
